고에너지 밀도를 가진 벌크형 고체 리튬이차전지 개발

전문가 제언

○ 기존의 리튬이온보다 4배 이상의 에너지밀도를 가진 완전고체리튬-황전지가 미국 연구진에 의해 개발되었다. 저렴하고 풍부한 황원소를 사용한 이 전지의 설계는 리튬이온전지의 가연성에 관한 문제도 해결하였다. 우수한 전도성을 가지는 새로운 황을 소재로 한 리튬 폴리술피도포스페이트로 고체전해질을 제작하여 액체전해질과 두 가지의 전극을 사용하는 전지개념에서 다른 완전히 새로운 방식을 도입하였다. 60℃에서 300회의 충방전 사이클을 반복하여도 1200mAh/g의 용량이 유지되는데, 기존의 리튬이온 전극은 평균 140~170mAh/g의 용량을 가진다.

 

○ 대용량 리튬이온 이차전지의 수요증가를 예측하고 세계 각국에서 대규모 생산계획이 발표되고 있다. 많은 국가 및 업체에서는 전지에 채택할 양극재료와 음극재료, 절연막, 전해액 등에 대한 선택을 이미 마친 상태이다. 휴대기기용 리튬이온 이차전지 분야는 일본 업체가 먼저 시도하여 각국에서 일본 업체의 재료가 채택될 전망이다. 그러나 전기자동차용 리튬이온 이차전지 등은 이제 겨우 실용화단계에 들어섰을 뿐이며 지금부터 각국에서 본격적인 기술개발이 시작되고 있다.

 

○ 현재 리튬이온 이차전지의 성능은 장거리 주행에 필요한 미래형 전기자동차에 사용하기에는 미흡한 것으로 자동차업계는 지적하고 있다. 에너지밀도를 비롯하여 출력밀도의 비용, 안전 등에서도 개선할 부분이 많다는 것이다. 특히 자동차업계가 이산화탄소 절감으로 기대하고 있는 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)와 전기자동차(EV)에는 현재의 리튬이온 이차전지로는 배터리의 부피도 너무 크고 경제성도 없다.

 

○ 그러므로 업계에서는 현재의 리튬이온 이차전지 재료를 제1세대라 한다면 2015~2020년을 기준으로 개발 중인 제품을 제2세대로 분류한다. 2세대 제품개발의 목표는 현재보다 2배 이상 높은 200~500Wh/kg의 개량 리튬이차전지를 개발하는 것이다. 장기적으로는 2030년경에 상용화를 목표로 완전고체전지와 리튬금속전지, 리튬황(Li-S)전지, 리튬공기(Li-Air) 등의 리튬이온 이차전지 개발을 위한 연구가 우리나라를 비롯하여 세계적으로 활발히 전행되고 있다.

저자

Yusuke Ito, Atsushi Sakuta, Akitoshi Hayashi and Masahiro Tatsumisago

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

65(1)

잡지명

化學工業

과학기술
표준분류

에너지

페이지

49~56

분석자

오*섭

분석물

• 고에너지 밀도를 가진 벌크형 고체 리튬이차전지 개발.pdf [368,857 byte]

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